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川航备降事件百页报告出炉:英雄机长高空缺氧驾机近 20 分钟

备受关注的川航 3U8633 航班备降事故调查报告出炉。

6 月 2 日,澎湃新闻查询中国民用航空安全信息系统看到,四川航空 3U8633 航班备降事故调查报告发布。

该调查报告共计 142 页,包括事实情况、分析、结论、安全建议、已采取的安全措施五大主要部分。对于全体机组和乘客经历的惊魂 34 分钟,报告从飞行经过、人员情况、航空器情况、气象情况、试验情况等角度进行了详述。

2018 年 5 月 14 日,四川航空空客 A319 飞机(注册号 B-6419)执行 3U8633 重庆至拉萨航班,机上旅客 119 人,机组 9 人。飞机在重庆至拉萨巡航阶段,驾驶舱右风挡爆裂脱落,飞机失压,旅客氧气面罩脱落,后飞机备降成都。该事件造成一人轻伤、一人轻微伤,飞机驾驶舱、发动机、外部蒙皮不同程度损伤。

凭借高超技术,带领航班成功返航的川航执飞机组获表彰为 " 英雄机组 "。2018 年 6 月 18 日,中国民航局、四川省政府决定授予川航 3U8633 航班机组 " 中国民航英雄机组 " 称号;授予刘传健 " 中国民航英雄机长 " 称号并享受省级劳动模范待遇;其中,奖励英雄机长刘传建 500 万元、机长梁鹏 200 万元、副驾驶徐瑞辰 100 万元,其他 6 名机组人员共 100 万元。

调查报告指出,本次事件的最大可能原因是:B-6419 号机右风挡封严(气象封严或封严硅胶)可能破损,风挡内部存在空腔,外部水汽渗入并存留于风挡底部边缘。电源导线被长期浸泡后绝缘性降低,在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。

报告还原事故经过: 惊魂 34 分钟

此次的调查报告详细还原了该次事故的发生经过。

2018 年 5 月 14 日,川航空客 B-6419 号机执行重庆至拉萨 3U8633 航班。机上飞行机组 3 人 ( 责任机长、第二机长、副驾驶 ) 、乘务组 5 人、安全员 1 人、旅客 119 人。

当日 6 时 27 分,飞机从重庆江北机场起飞,6 时 56 分,飞机上升到巡航高度。

7 时 07 分 05 秒,驾驶舱话音记录器(CVR)中出现 " 嘭 " 的一声闷响,机组发现右风挡玻璃出现放射网状裂纹,机组事后描述为 " 非常碎非常花,全都裂了 "。5 秒后,驾驶舱话音记录器中第二次出现 " 嘭 " 的一声。此时机长表示 " 我操作 "。

7 时 07 分 19 秒,机组向成都区域管制中心(下简称 " 区管 ")报告飞机故障,申请下高度,区管指挥下 8400m 保持,机组随后申请返航,报告风挡裂了,决定备降成都。

调查报告显示,7 时 07 分 45 秒出现多个故障:发动机发电机出现故障,左风挡、左右侧窗加温故障,自动刹车系统失效,1 号、2 号、5 号扰流板故障等。随即自动驾驶断开,机长开始人工操纵飞机,飞机也随即下降高度。

在 7 时 07 分 50 秒至 7 时 29 分 39 秒,座舱高度多次出现高度警告,而后机组遭遇了与区管短暂失联、挂 7700 代码(记者注:该代码表示航班遇到紧急状况,比如机械故障等)、座舱失压佩戴氧气面罩、机组宣布 MAYDAY 等一系列紧急情况。

具体来说,澎湃新闻记者看到:7 时 08 分 17 秒至 7 时 17 分 08 秒,区管通过多种手段持续呼叫机组,但未收到回应;

7 时 09 分 57 秒至 7 时 16 分 39 秒,飞机高度一直保持在 23600 英尺(约合 7193 米)以上;

7 时 10 分 39 秒,空管雷达显示飞机应答机编码设置为 7700;

7 时 10 分 57 秒,驾驶舱话音记录器中首次出现机组 ( 副驾驶 ) 佩戴氧气面罩后的呼吸声;

7 时 16 分 40 秒,飞行高度开始低于 23600 英尺,继续下降;

7 时 17 分 09 秒,区管连续呼叫机组但未收到回应,区管向机组盲发信息;

7 时 19 分 25 秒和 7 时 19 分 32 秒,机组两次在区管频率中宣布 MAYDAY(记者注:Mayday 是国际通用的无线电求救呼号,在民航界,Mayday 是一个极其敏感的词汇,一旦出现在无线电通讯中,则意味着某架飞机已经遇到了实质性威胁生命的危险情况。);

7 时 20 分 17 秒,机组报告座舱失压,后飞机继续下降;

在一系列下降高度操作下,7 时 29 分 39 秒,飞机座舱高度警告消失,飞机开始准备落地跑道。

调查报告显示,该航班最终于 7 时 41 分 05 秒降落在成都双流机场 02R 跑道。7 时 44 分 06 秒,与塔台建立联系,机组报告无法自主滑行,有机组、乘务员受伤。

从发现风挡玻璃出现裂纹至飞机最终落地跑道那一刹那,全体机组和乘客经历了惊魂 34 分钟。

报告显示,风挡脱落导致出现爆炸性座舱失压,副驾驶瞬间被强大的外泄气流带离座位,此时右座侧杆出现向前、向右的大操纵量输入 ( 最大可能为副驾驶身体不由自主的触碰侧杆所致 ) ,同时自动驾驶仪断开,飞机姿态瞬间急剧变化,机长立即人工操纵飞机。机长曾试图用右手取出氧气面罩,但由于左手操纵侧杆, 氧气面罩位于身体左后侧,且飞机抖动剧烈,主要精力用于控制状态,使用右手未能成功取出氧气面罩。从风挡爆裂脱落至飞机落地,责任机长未佩戴氧气面罩。其暴露在座舱高度 10000ft 以上高空缺氧环境的时间为 19 分 54 秒 ( 07:07:45-07:27:39 ) 。

风挡脱落后出现了爆炸性座舱失压,右座副驾驶被强大的外泄气流带离座位后,靠自身力量返回驾驶舱座椅。期间,副驾驶身体被驾驶舱仪表、风挡边框等硬物挫伤或划伤,身体受到安全带的拉扯。经诊断,副驾驶右眼挫伤、左上臂皮肤挫伤、右小腿后侧划伤、双侧腹股沟挫伤,已于 2018 年 5 月 21 日出院。

事发时,5 号位乘务员正在 22 排发餐,因飞机姿态剧烈变化而被抛起,造成腰部着地受伤。经诊断,该乘务员全身多处外伤,腰椎 L1 压缩性骨折,于 2018 年 5 月 28 日出院。

27 名旅客 ( 20 男,7 女 ) 送医院检查,存在心悸、气促、情绪不稳定等症状。其中 4 人症状较为明显,予以吸氧、补液等治疗;其余 23 名旅客予以高压氧治疗及心理干预。2018 年 5 月 16 日,27 名旅客全部出院。

经历了此次事故后,该航班执飞飞机也损失不小。报告显示,事件造成 B-6419 号机驾驶舱右风挡丢失,飞行控制组件(FCU)向右弯曲, 130VU ( 含右侧遮光板 ) 丢失,3、4 号主轮易熔塞熔化,主轮泄压。副驾驶的耳机和空勤登机证丢失,机长的 电子飞行包(EFB)丢失,头等舱隔帘、头等舱靠枕等丢失。

2019 年 7 月 26 日,调查组在四川省雅安市宝兴县一座海拔 4273m 高的山上找到了丢失的 130VU 和头等舱靠枕。此外,机身外表面存在多处划痕和点状凹坑,主要分布在机头、右侧发动机进气道、右发进气整流锥、右侧大翼。未见明显雷击、电击、雹击、鸟击痕迹。

英雄机长如何驾驶飞机脱险

报告还原了英雄机长带领航班返航的更多细节。

飞机右风挡第一次出现裂纹后,副驾驶立即在电子飞行包(EFB)上查找快速检查手册(QRH),左座机长立即用手进行了触摸并判断为内侧出现裂纹, 机长第一时间申请下降高度、备降成都,在得到管制指令后, 机长立即执行下降程序。在下降过程中,副驾驶查找 QRH 相关程序时右风挡脱落,座舱爆炸性失压,机组转为处置座舱失压。 机组操作符合公司机型操作手册要求。

风挡脱落导致出现爆炸性座舱失压,副驾驶瞬间被强大的 外泄气流带离座位,此时右座侧杆出现向前、向右的大操纵量 输入 ( 最大可能为副驾驶身体不由自主的触碰侧杆所致 ) ,同时自动驾驶仪断开,飞机姿态瞬间急剧变化,机长立即人工操纵飞机。

机长曾试图用右手取出氧气面罩,但由于左手操纵侧杆,氧气面罩位于身体左后侧,且飞机抖动剧烈,主要精力用于控制状态,使用右手未能成功取出氧气面罩。从风挡爆裂脱落至飞机落地,责任机长未佩戴氧气面罩。其暴露在座舱高度 10000ft 以上高空缺氧环境的时间为 19 分 54 秒 ( 07:07:45-07:27:39 ) 。

报告显示,风挡爆裂脱落的突然发生,中断了机组针对风挡裂纹的处置程序。在最初的阶段,责任机长独自应对突发情况,操纵飞机紧急下降。此后,副驾驶回到座位,第二机长进入驾驶舱, 协助责任机长完成后续处置。

在驾驶舱噪音无法语音交流的情况下,飞行机组成员之间通过手势交流完成下述事项 :

副驾驶在回到座位上以后,将应答机设置为 7700;

第二机长进入驾驶舱后,通过拍肩的方式示意副驾驶识别应答机。在发现机长没有佩戴氧气面罩后,立即进行了提醒 ;

机长通过第二机长了解到了客舱情况正常的信息 ;

机组在失压后查看了 EFB 中的航线失压处置程序,遵循了安全高度限制。在下降过程中使用手持话筒向空管发出了 "MAYDAY"、" 客舱失压 " 等关键遇险信息以及机组意图 ;

第二机长通过拍肩等方式与机长和副驾驶之间进行交流, 相互鼓励。第二机长不时为责任机长和副驾驶揉搓肩膀和手臂, 以缓解寒冷带来的不适。

根据机组访谈,责任机长和第二机长在失压后未感觉到身体明显疼痛。3 名飞行机组成员未感觉到明显的耳痛、耳鸣、眩晕等 " 压耳症状 ",5 月 14 日至 5 月 15 日,机组 3 人在成都市第一人民医院进行了电测听检查,机长和副驾驶的听力有下降,第二机长未见明显异常。副驾驶在医院检查后诊断为 " 高频轻度感音神经性耳聋 ( 高空气压伤 ) 。在落地以后,3 人陆续出现了头晕、头胀、头皮发麻、肌肉酸痛等症状,第二机长右前臂皮下出现两颗红色斑点,这些可能是高空减压病的症状。3 人经过 20 余次高压氧舱治疗,症状明显改善,恢复良好。

影响飞行机组成员生存的最主要因素是缺氧。报告显示,飞机失压时, 第二机长在头等舱已能明显感觉到氧气不足,类似他曾经在高山和空中跳伞时缺氧的感觉。在驾驶舱内的机长可能因为处于强烈应激状态,缺氧的自主感觉不明显。副驾驶在窗外时,有 " 呼吸很困难、非常憋 " 等缺氧感受,但意识清醒,使劲用双手将身体撑回驾驶舱。之后副驾驶和第二机长陆续带上了氧气面罩,直至下降到安全的座舱高度。

从风挡爆裂脱落至飞机落地,责任机长没有佩戴氧气面罩, 其暴露在座舱高度 10000ft 以上的高空缺氧环境的时间为 19 分 54 秒 ; 副驾驶在从窗外返回座位后,立即系好了肩部安全带, 随后佩戴了氧气面罩,其暴露在高空缺氧环境中的时间不超过 3 分 12 秒 ; 第二机长在座舱失压时位于头等舱,进入驾驶舱后即戴上了氧气面罩,受低氧影响的时间很短。

报告显示,风挡爆裂脱落后,飞机座舱迅速减压,座舱高度从 6256ft 上升到 24320ft,副驾驶被外泄气流带离座位,短时间暴露到 31988ft 左右的高空,责任机长与副驾驶的缺氧情况均属于 " 急性高空缺氧 "。在急性高空缺氧时,机体会发生特异性和非特 异性代偿反应。应激状态下人体中枢神经系统的兴奋性提高,反应更灵敏;呼吸频率加快,每分种通气量增多;心率加速,心肌收缩力加强,心输出量增加,血压升高,血液循环加快等。 这些生理变化能够帮助人体对抗缺氧环境。机长陈述 " 当时我 注意力主要在控制飞机状态,没有感觉到冷或缺氧 ",可判断风挡脱落时责任机长处于 " 应激状态 ",机体对缺氧的代偿性和适应性得到了提高。另外,机长患有 " 白大衣高血压 ",这类人对应激有增强的反应,存在着 " 肾素 - 血管紧张素 " 系统的激活机制,血浆肾素、醛固酮、去甲肾上腺素水平增高,对缺氧的耐受可能更强。

此外,风速可以增加环境的制冷作用。风挡脱落后,机长和副驾 驶都感觉到 " 风非常大 ",机长 " 感觉风压着我,面部肌肉变形 ",当飞机速度在 280-290 节左右时,感觉 " 身体快受不了 " 了。之后速度降到 250-260 节时," 风速明显降低,身体能承受 "。

此外,驾驶舱内外气流和飞机高速运动引起的高噪音,使 3 名机 组成员已无法通过语言交流,只能用手势交流。机长和二机长 感觉只听得见风声,副驾驶感觉 " 耳朵听不清晰,甚至听不到 ", 落地后有所缓解。

报告排除多方面起因

调查报告从多个维度分析排除了可能引起该起事故发生的原因。

其中,从飞行机组方面,人员资质、身体健康情况等均符合要求,维修人员和其他相关人员也都符合中国民航规章要求。

在航空器方面,此次执飞飞机的制造厂家为空中客车公司,机型为 A319-133, 属于 A320 系列,至该次事故发生已有 7 年机龄,总飞行时间为 19942 小时,总飞行起落次数为 12937 次。

在航空器放行情况方面,报告显示,3U8633 航班为 B-6419 号机当日首发航班,维修人员依据航前工作单完成航前检查,结果正常(最近一次航后与航前, 机组未反映任何故障或异常情况),且无缺陷记录和故障保留。截至 5 月 14 日事故当天,该机持续按照有效《维修方案》实施维修工作, 最近一次定检为 4A5,于 2018 年 4 月 12 日由川航自主完成, 结果正常。根据 B-6419 飞机工程管理与维修工作记录,确认该机事发前处于适航状态。

在风挡使用方面,该飞机的驾驶舱前风挡由 SGS 制造生产,该风挡为原厂装机件,自安装之日起至事发时未进行过拆装工作。同时,B-6419 号机交付后川航对适用的适航指令、服务通告、服务信函等均进行评估,并已完成。川航《维修方案》中涉及风挡及风挡区域的维修条目共 4 项,均已按要求实施,川航维修方案根据空客维修方案评估制定,其检查要求满足空客方案要求。

在维修记录方面,报告显示,2017 年 2 月 16 日 3C 检中,发现左右风挡气象封严风蚀,已按 AMM56-11-11 手册修理 ( 非例行工作单卡号 MTL0786 ) 。其余工作单卡,未发现异常。

此外,报告显示,事发时飞机所处区域无雷电、冰雹天气。

风挡玻璃爆裂追因

A320 系列飞机的风挡系统由左右 2 个子系统组成,每个子系统包括 1 块风挡、1 个滑动窗、1 个固定窗,1 台风挡加温计算机 ( WHC ) 。其中,WHC1 对应左侧,WHC2 对应右侧。风挡温度调节和窗温度调节是独立的。电加温系统在发动机启动时自动启动,也可通过开关按钮来进行控制。在结冰或有雾的情况下,通过电加热确保风挡和窗的透视度。

那么风挡自身的构成是怎样的?

A320 系列飞机风挡由钢化玻璃、树脂夹层、Z 型板、气象封严、封严硅胶、接线盒等组成。

风挡的三层钢化玻璃中,外层为约 3mm 厚的物理钢化玻璃、中层和内层为约 8mm 厚的化学钢化玻璃,玻璃层之间有聚氨酯夹层、PVB 夹层,外层钢化玻璃的内侧安装有导电加温膜。中层和内层的钢化玻璃起主要结构承力作用,能够抵抗冰雹和鸟击损伤。风档通过 3 片金属压板 ( 上、下和共用的中鼻梁 ) ,使用螺栓固定安装在机身结构上。

加温膜夹在外层玻璃与聚氨酯层之间,由一种全透明柔性膜加上特殊的电阻电路组成,其工作原理类似电热毯,电流通过电阻丝产生热量来进行加热,避免风档起雾结冰。

报告显示,对 SGS 风挡制造场检查和对翻修的风挡进行分解检查,发现风挡两层结构玻璃边缘使用了铝胶带进行包覆,且拐角处存在褶皱,铝胶带与结构玻璃之间存在空腔,沿结构构玻璃边缘呈环状贯通,致使封严硅胶无法与玻璃的紧密贴合。

此外,在 SGS 查看同型风挡维修记录中故障检测描述信息,对该型风挡封严硅胶破损的数据进行统计,查阅 71 份发往中国用户的风挡维修报告,其中有 37 份记录涉及 " 封严硅胶破损 " 的描述。在中国国内检查 7 块 SGS 生产的 A320 系列飞机风挡的封严硅胶,其中 5 块有不同程度封严硅胶损伤。在 SGS 车间检查了中国不同航空公司送修的 9 块同型风挡封严、Z 型板、接线盒,发现封严硅胶有不同程度的破损。

2018 年 9 月 -2019 年 5 月 SGS 对返修的 A320 系列风挡进行了检查,被检查的 298 块风挡中有 31 块存在水汽侵入接线盒的情况。

报告称,根据空客提供的持续适航信息,川航 B-6419 事件发生前,空客机队曾发生过 6 起风挡双层结构玻璃破裂事件,但风挡保持了整体结构完整未从机身脱落,飞机安全降落。历史报告显示,电弧放电产生的局部过热是导致风挡双层结构破裂的主要原因之一。

导致双层结构玻璃破裂的可能原因包括:意外原因的外力损伤、结构玻璃质量问题、维修维护不当以及使用过程中的突发局部高温。

报告在排除了天气、鸟击、维护不当等原因后发现,玻璃爆裂存在一连串的前后逻辑顺序。

首先,气象封严和封严硅胶的破损,以及导线的结构特征,为水汽渗入风挡提供了条件。对风挡制造现场进行检查时发现,该型风挡 ( PN:STA320-2-7-1 ) 制造过程中,铝胶带与结构玻璃间存在缝隙、转角难于良好贴合。铝胶带褶皱区域形成的内部环状空腔为水汽积聚提供了空间。此外,接线盒内部的空腔也为水汽存留提供了空间。

之后,B-6419 号机风挡进水后,电绝缘性下降,在潮湿环境下 A 线产生了持续性电弧放电,即湿电弧放电。结合 A 线的金属镀层剥落,B 线绝缘皮外侧有熔融态铜,以及中国民航用户的 SDR 数据和空客提供的事件调查数据,表明电弧是产生局部高温的原因。(记者注:A 线和 B 线为加温膜的加温供电导线)

接线盒内残存的导线绝缘皮碳化 ( 碳化温度应在 400 度以上 ) ,绝缘皮外侧有熔融态铜 ( 铜熔点为 1084 度 ) ,结合残存导线的长度、分布和走向,表明 A 导线端头曾出现了局部高温, 且高温区域正处于内层结构玻璃的边缘处。并且过热区域被确定位于两个结构层的边缘。

因此判定,基于 A 线过热的事实,由于玻璃具有受到热冲击易破裂的特性,可以判定 A 导线端头出现局部高温导致双层结构玻璃爆裂。

综上所述,报告对此次本次事件的最大可能原因判定是:B-6419 号机右风挡封严 ( 气象封严或封严硅胶 ) 可能破损,风挡内部存在空腔,外部水汽渗入并存留于风挡底部边缘。电源导线被长期浸泡后绝缘性降低,在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。

建议与改进措施

报告在最后对空客、欧洲航空安全局、中国民航局和航空运营人分别给出了具体建议。

对空客,报告提出 5 点建议,一是建议空客基于川航 "5.14 事件 " 和历史类似事件建立失效模式,评估并改进风挡设计、选材和制造工艺,防止水汽侵入和存留在电加温系统,降低电弧产生的可能性,避免双层结构玻璃破裂。

二是建议空客基于川航 "5.14 事件 " 和历史相似事件分析所建立的失效模式,研究在风挡加温系统中增加对电弧的探测和防护功能。

三是建议空客督促风挡制造商加强风挡生产质量控制,确保风挡制造持续符合设计标准和制造工艺规范。

四是建议空客完善在役风挡检查方法,及时发现水汽进入、绝缘性下降等安全风险。建议空客修订完善气象封严的检查程序和周期,以确保运营人能够及时识别两次定检期间出现的气象封严损伤。

五是建议空客评估 A319 飞机驾驶舱增加安全防护措施的必要性,降低在驾驶舱快速失压时,驾驶舱门与 120VU 接触对驾驶舱电路跳开关的影响。

对于中国民航局,报告建议,建议民航局根据机型特点,要求 25000ft 以上运行的增压飞机,在 " 驾驶舱风挡 / 窗户有裂纹 " 非正常处置程序中增加记忆项目 : 系好肩带——系好;氧气面罩——使用;发现驾驶舱风挡 / 窗户有裂纹——识别。

对于航空运营人,报告提出 2 点建议,一是航空运营人在相关手册中明确,如飞行员因为操纵飞机等原因,不方便自己戴上氧气面罩, 其他机组成员应该在自己先戴上氧气面罩的情况下,第一时间协助飞行员戴上氧气面罩。

二是航空运营人为了精确测量飞 机座舱高度 ( 压力 ) 的变化,有利于系统故障的调查与预测。建议将座舱高度的采样率和记录率提高至 1 秒 1 次。

报告披露,本次事件后,空客更新了飞行手册(AFM)、飞行机组操作手册(FCOM)和快速检查手册(QRH),将程序修改为:

——系好肩带。

——如果确认内层 ( 结构层 ) 有裂纹,则使用氧气面罩。 ( 注 : 如果内层不受影响,表示至少有一层结构层保持可用,并能够承受最大压差。 )

——内外压差达到 5psi 时,取下氧气面罩。

上述版本已于 2018 年 12 月发布,并通过特定的飞行运行传输系统传达给了运营人。

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